綠肥在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用綜述

蔣冬艷

(廣西壯族自治區(qū)土壤肥料工作站,南寧 530007)

綠肥是最清潔的有機(jī)肥之一,是重要的有機(jī)肥源。我國綠肥種植歷史悠久,是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精華。新中國成立后黨和政府非常重視綠肥的科學(xué)研究和生產(chǎn)推廣,幾十年來綠肥在全國各地被廣泛應(yīng)用,為我國耕地保護(hù)、糧食穩(wěn)定發(fā)展和促進(jìn)農(nóng)牧業(yè)結(jié)合等方面做出了重要貢獻(xiàn)。

綠肥,一般是指通過將其植株翻壓腐解的方式或者通過輪作、間作、套種等種植方式,能促進(jìn)農(nóng)作物生長發(fā)育和改善土壤理化性狀的植物。綠肥可以改良土壤、促進(jìn)農(nóng)作物生長發(fā)育、提升作物品質(zhì),還可作觀賞、飼用等多方面的作用。

1 綠肥種植對土壤的改良作用

綠肥生長過程中,通過根系伸長能疏松土壤,增加土壤持水性,還能起到固氮、活化難溶性磷的作用。而綠肥翻壓還田后在土壤微生物的作用下腐解,會釋放根莖葉中的養(yǎng)分到土壤中,起到培肥地力的作用。

1.1 提高土壤有效化學(xué)成分含量

綠肥翻壓還田腐解后,可將綠肥生長發(fā)育過程中吸收的氮磷鉀等物質(zhì)通過腐解釋放到土壤中,為土壤增加氮磷鉀元素和有機(jī)物含量,這些物質(zhì)可以將土壤中相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)改善成為更易為作物所吸收和利用的種類和存在形式。劉義平[1]的研究表明,通過套種經(jīng)濟(jì)綠肥,可使茶園土壤中有機(jī)質(zhì)含量平均提高2.68g/kg,土壤中有效氮磷鉀元素含量均有不同程度的提高。錢曉剛[2]的研究表明,綠肥在生長過程中能對土壤難溶性磷進(jìn)行活化,還能在腐解過程中釋放腐殖酸活化土壤中難溶性磷。徐志平[3]的研究表明,種植綠肥大豆每公頃土地可固定氮元素70kg,種植紫云英每公頃土地可固定氮元素80kg,種植苜蓿每公頃土地可固定氮元素112kg,種植三葉草每公頃土地可固定氮元素80kg。李廷軒的研究表明,綠肥籽粒莧根周圍土壤速效鉀含量是非根周圍的1.7倍,緩效鉀含量提高55.92%。敖文等[4]的研究表明,種植綠肥翻壓還田后,還能明顯提高土壤的CEC值和緩沖性能。

1.2 改善土壤物理性質(zhì)

綠肥根系可疏松土壤,增加土壤通透性,增加土壤中的持水性顆粒。宋莉等[5]的研究表明,綠肥作物在生長過程中,通過根系伸長達(dá)到疏松土壤的效果,而當(dāng)豆科綠肥枯萎后,植株作為有機(jī)物被腐解,達(dá)到降低容重、增加孔隙度的效果。

敖文等[5]的研究表明,綠肥種植前的土壤平均容重為1.41g/cm3,綠肥翻壓還田后土壤平均容重降低了0.16g/cm3。朱波等[6]研究證明,施入綠肥可提高土壤中粒徑大于1mm的水穩(wěn)性團(tuán)粒體含量。

李富翠等[7-9]的研究表明,通過生長,綠肥植株能較好地覆蓋周圍地面,可起到減少水土流失和水分散失的效果。

1.3 增加土壤生物群落多樣性

綠肥翻壓還田腐解后,可在一定程度上改善土壤中微生物的生存狀態(tài),從而提高了作物根周圍微生物的數(shù)量和活性。劉國順等[10]的研究表明,綠肥翻壓腐解后,土壤中3大類群微生物數(shù)量有效增加,使得土壤中的微生態(tài)環(huán)境得到修復(fù)和改善。李文廣等[11]的研究表明,于夏閑季在黃土高原小麥種植區(qū)種植油菜作為綠肥翻壓還田,能有效改善該區(qū)土壤生物群落結(jié)構(gòu),增加其多樣性以及碳氮代謝能力。

2 綠肥翻壓還田對作物生長的作用

綠肥翻壓還田腐解后,為作物生長發(fā)育提供了有效的物質(zhì)資源和適宜的生長環(huán)境,可以起到提高作物產(chǎn)量、提升品質(zhì)的作用。

2.1 提高作物產(chǎn)量

綠肥對作物增產(chǎn)的作用,主要是通過使作物植株高度、葉片面積、結(jié)穗數(shù)量以及粒重等作物農(nóng)藝性狀的增加來實(shí)現(xiàn)。

王連延等[12]研究發(fā)現(xiàn),在水稻收獲前20d(立秋前)田間套播玉米,玉米間套播綠肥,比同類型單季稻增產(chǎn)532.4kg/667m2,增產(chǎn)96.8%。朱軍等[13]研究表明,在小麥揚(yáng)花期套種綠肥,與對照相比,小麥植株的葉綠素含量增加8%～27%,單株葉面積增加7%～13%,千粒重增加5%～17%,產(chǎn)量增加12%～24%。歐陽萍等[14]研究發(fā)現(xiàn),把花生、大豆和綠豆三種豆科綠肥翻壓還田后對促進(jìn)甘蔗生長、提高產(chǎn)量效應(yīng)明顯。任石所等[15]研究表明,玉米地里翻壓紫花苕子后可減少化肥施用量20%,并對玉米的生物性狀有改善效果。

2.2 提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)

綠肥翻壓還田能夠改善作物生長發(fā)育狀態(tài),這對作物產(chǎn)品糖分、淀粉等影響作物品質(zhì)的化學(xué)成分含量均有提高作用,從而達(dá)到提升農(nóng)作物產(chǎn)品品質(zhì)的效果。

盛良學(xué)等[16]研究表明,連續(xù)三年在種植幼齡柑橘果園內(nèi)間作不同的綠肥可起到增產(chǎn)提質(zhì)的效果,柑橘平均增產(chǎn)34.8%,其果內(nèi)所含總酸量比對照下降,總糖量、還原糖、可溶性固形物、Vc含量以及糖/酸等影響果實(shí)品質(zhì)的指標(biāo)均有所改善。鄧豐產(chǎn)等[17]通過渭北蘋果園6年生草試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),果園長期種植三葉草能明顯改善果實(shí)品質(zhì),與清耕相比其可溶性固形物增加11.3%,果實(shí)硬度提高9.2%。趙秋等[18]研究發(fā)現(xiàn),桃園套種綠肥作物后,能明顯增加果實(shí)Vc及可溶性糖含量,且能一定程度的降低果實(shí)酸度。何春梅等[19]研究發(fā)現(xiàn),在旱地葡萄園土壤中翻壓紫云英綠肥,可以提高葡萄可溶性固形物和Vc含量,降低可滴定酸含量。Stoltz等[20-21]研究發(fā)現(xiàn),將玉米與蠶豆間作時(shí)玉米果實(shí)中糖分和粗蛋白含量最高,而將牧草與蠶豆間作時(shí)牧草植株中所含粗蛋白高于其單作時(shí)。

3 綠肥的飼用價(jià)值

綠肥作物如紫云英、苜蓿、黑麥草等是牲畜的優(yōu)良飼料,其富含蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素等多種營養(yǎng)元素,且植株生長茂盛,適口性好。綠肥作為飼用可以拿來直接喂養(yǎng),也可以青貯之后再飼喂。

劉芳珍等[22]研究發(fā)現(xiàn),豆科綠肥作物的干物質(zhì)中含有多種氨基酸、維生素及其他礦物質(zhì),其粗蛋白含量是飼用玉米的2～3倍,一般可達(dá)15%～20%。郭太雷[23]的研究表明,通過自然干燥法和人工快速干燥法生產(chǎn)的光葉紫花苕青干草和青干草粉,將其經(jīng)多次分析得到其成分含量為：吸附水8%～13%、粗脂肪2.6%～3%、粗蛋白質(zhì)14%～20.5%、粗纖維22%～27.2%、無氮浸出物29.5%、粗灰分10.2%、磷0.37%、鈣1.02%。

4 綠肥的觀賞價(jià)值

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,農(nóng)業(yè)觀光旅游逐漸興起。許多綠肥葉豐花美,有一定的觀賞價(jià)值,對農(nóng)業(yè)觀光旅游的發(fā)展有較好的促進(jìn)作用。因綠肥具有改良土壤和保持水土的作用,通過種植具有觀賞效果的綠肥作物,既能美化田園環(huán)境發(fā)展生態(tài)旅游,也能保持水土、改良土壤。

油菜、紅花草等綠肥作物的花期長,是打造觀光景區(qū)、美麗田園、“農(nóng)家樂”休閑旅游點(diǎn),創(chuàng)建宜居、宜業(yè)、宜游鄉(xiāng)村,推動休閑農(nóng)業(yè)發(fā)展的一種重要作物。云南羅平縣統(tǒng)籌利用了油菜的觀光功能,大力發(fā)展觀光農(nóng)業(yè),帶動了羅平旅游業(yè)發(fā)展。江西婺源縣以油菜花為媒,推進(jìn)農(nóng)業(yè)、生態(tài)與旅游等產(chǎn)業(yè)融合,把該縣打造成了聞名全國的油菜花海,2018年該縣油菜花海接待賞花游客逾500萬人次。

5 綠肥的其他應(yīng)用

綠肥還可以有油用、蜜用、菜用等作用。

5.1 蜜用

綠肥花多,花期長,且一般種植量大,非常適合蜜用。油菜花面積大,集中成片,花期長,花蜜和花粉都很豐富,是十分重要的蜜源植物。徐錦標(biāo)[24]研究發(fā)現(xiàn),油菜蜜是我國最大宗、穩(wěn)產(chǎn)的蜜種,全年約占蜂蜜總產(chǎn)量40%以上,一般群產(chǎn)蜂蜜5～35kg。熊劍等[25]研究發(fā)現(xiàn),苕子花在氣溫20℃時(shí)開始泌蜜,最佳泌蜜溫度為24～28℃。光葉苕子花冠較淺,泌蜜較多,花期長達(dá)1個月,蜜質(zhì)好;毛葉苕子花冠較深,泌蜜量較少。紫云英花期長,先從主莖和基部第一對大分枝的花開,以后按分枝出現(xiàn)的先后,依序開放,開花期一般為30～40d,是優(yōu)良的蜜源植物,泌蜜豐富,品質(zhì)上乘。蜜質(zhì)為特淺琥珀色,味道甜美純正,屬優(yōu)質(zhì)蜂蜜[26]。

5.2 油用

綠肥中油菜、花生、大豆等都可以榨油,是我國主要的植物油源。劉成等[27]研究發(fā)現(xiàn),油菜菜籽中含油量通常在43%左右,1t油菜籽可出油0.35～0.4t,比進(jìn)口大豆出油率高75%～100%。

5.3 菜用

油菜菜薹可作蔬菜用。油菜菜薹鮮嫩爽口,富含維生素C、B和微量元素,有益人體健康,深受消費(fèi)者喜愛[28]。豆科綠肥,如菜用大豆、豌豆、蠶豆等均可作為菜用。

6 綠肥的適用性

綠肥種類繁多,不同區(qū)域和不同類型的土壤均有適合種植的綠肥。綠肥按植物學(xué)特性劃分一般可分為豆科、非豆科綠肥兩大類。豆科綠肥是指可用作肥料的豆科植物,我國現(xiàn)有的豆科綠肥有70多種,傳統(tǒng)綠肥大多為豆科綠肥,如紫云英、紫花苜蓿、苕子等。不同地理環(huán)境有不同的綠肥品種,王昊等[29]研究發(fā)現(xiàn),北方適合種植耐寒耐鹽堿綠肥,如毛葉苕子、紫花苜蓿、白三葉等;南方適合種植耐瘠薄綠肥,如光葉苕子、黑麥草、箭筈豌豆等。

7 綠肥作為肥用存在的問題

綠肥需要經(jīng)過種植、翻壓還田以及一段時(shí)間腐解礦化來還肥于地,其養(yǎng)分的釋放需要較長時(shí)間。因此綠肥作為肥用,與化肥相比,存在體積大、肥效低、見效慢等問題,許多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者為了追求短期的效益而多用化肥。目前的諸多研究表明,綠肥與化肥合理配施,能在達(dá)到較好的肥效的同時(shí)降低化肥對土壤危害。而在如何讓綠肥養(yǎng)分高效釋放方面,有待進(jìn)一步研究。

8 小結(jié)

不同種類的綠肥在農(nóng)業(yè)中的作用廣泛,其主要作為肥用,經(jīng)過翻壓或漚制施入土壤。綠肥植株腐解后養(yǎng)分還于土壤,可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量,改善土壤理化性狀,增加土壤中微生物種群數(shù)量和活性,從而起到改良土壤培肥地力的效果。土壤肥力和環(huán)境得到改善,能促進(jìn)植物體吸收營養(yǎng)的平衡,促進(jìn)植株生長發(fā)育,進(jìn)而達(dá)到增產(chǎn)提質(zhì)的作用。且綠肥種類多,適用性廣,根據(jù)品種的不同,還可有觀賞、飼用、油用、蜜用、菜用等多方面應(yīng)用。

鑒于綠肥廣泛的作用和適用性,可以持續(xù)大力推廣綠肥種植。我國不同地區(qū)土壤特點(diǎn)有差異,需要結(jié)合各地土壤和氣候特點(diǎn)選擇合適的綠肥品種。